ねじ込み式スピンドルのセンサーにできること
スマート・スレッドは、ねじ付きスピンドルを備えたシステムや機械において、力やトルクの計測技術を不要にすることを意図している。
このアイデアは、賢いだけでなく明白である。なぜ、単にねじスピンドルをセンサーにすべきではないのか？このようなソリューションがあれば、プラントメーカーや機械メーカーは、面倒でコストのかかる外部の力・トルク計測技術の統合を、将来的には省略することができる。少なくとも、これがBornemann Gewindetechnik GmbHの開発チームの考えだ。ヒルデスハイム近郊にある家族経営のこの会社は現在、インテリジェントセンサー技術を搭載したカスタムメイドのねじ部品の開発、設計、製造を行っている。これにより、ねじ軸を備えたシステムや機械のメーカーやオペレーターは、もはや研究開発部門の圧力ロードセルに頼る必要がなくなりました。
センサーはネジ付きスピンドルに直接組み込まれ、コンポーネントとその環境とのあらゆる相互作用を記録する。これにより、小型化されたセンサー・エレクトロニクスを使用して、さまざまな測定データを収集、リンク、コンポーネント内に保存することができる。データはワイヤレスでアプリや自社ネットワークに送信される。したがって、このスマート・スレッドは、部品にかかる負荷について貴重な結論を導き出すことを可能にする。スレッド内部に設置されたセンサーは、張力や圧力、ねじれ、回転、位置（X、Y、Z）、温度を測定する。
ネジ付きスピンドルで異なるセンサータイプを使用
メーカーは、システムや機械の適切な操作のために、特定の潤滑剤を処方することが多い。
- ねじりセンサーは、例えば、負荷のかかったねじナットの離脱トルクを測定することができる。収集されたねじりデータは、どの潤滑剤が使用されたかを判断するためにも使用できます。これにより、オペレーターは、誤って使用された潤滑剤をメーカー指定の潤滑剤に交換し、プロセスを最適化することができます。トーションセンサーは、システムの操作エラーに関する結論を導き出すためにも使用できます。
- 他のセンサーは張力や圧力を測定するため、荷重を測定します。このように、Bornemann Gewindetechnikのスマートコンポーネントは、特に過負荷を認識するための計量に使用することができます。頑丈なリフティングシステムを製造するメーカーには、張力・圧力センサーを内蔵したスレッドが、コストのかかるロードセルのインテリジェントな代替品として推奨されます。さらに、張力・圧力センサーを備えたスマートスレッドは、複数のリフティングジャッキを備えたリフティングシステム（例えば機関車や貨車用のリフティングシステム）において、特定の荷重プロファイルを介してそれぞれのモデルを識別するオプションを提供することができます。
- ねじ軸に組み込まれた位置センサーは、微小な振動を測定するなどして、システムの状態や摩耗に関する結論を導き出すこともできる。
- 過負荷や摩耗に関する情報は、温度センサーからも得ることができる。
ワイヤレスデータ伝送が可能
測定データはコンポーネントに直接記録され、マージされ、保存され、ワイヤレスで送信される。これはBluetooth経由でメーカーが提供するカスタマイズされたアプリに送られ、ユーザーはスマートフォンやタブレットですべての測定値を見ることができる。また、信号を受信し、産業用ゲートウェイを使用して前処理を行い、産業用バスシステムを介して上位の測定システムやコントローラに転送することもできる。これにより、スマート・スレッドは既存のシステムとの互換性が確保される。
Bornemann Gewindetechnikは、ねじ軸やスクリューコンベヤを使用するプラントや機械工学分野のメーカーやオペレーター向けに、これらの「フィーリング」部品を開発しています。例えば、列車、トラック、舞台、船舶のリフティングシステムなどです。また、油圧鋼構造物用の大型ゲートバルブや隔壁にも使用されています。
長期にわたって収集された測定データを評価し、プロセスの最適化のための結論を導き出すために使用することができます。特にこの情報は、予知保全を開始し、不必要なシステムダウン時間を回避するのに役立ちます。
代表取締役社長 モーリッツ・フォン・ゾーデン、Bornemann Gewindetechnik GmbH & Co. KG.
スマートねじ切りスピンドルのユーザーは、コンポーネントとプロセスに関する重要な追加情報を得ることができます。長期にわたって収集された測定データを評価し、プロセスの最適化のための結論を導き出すために使用することができます。特に、この情報は予知保全を開始し、不必要なシステムダウン時間を回避するのに役立ちます。エラーの原因や操作ミスをより簡単に特定することができる。さらに、データや導き出されたデータは、コンポーネントの設計を改善し、機械やシステムのエネルギー効率を高めるために使用することができます。
プロトタイプから小シリーズ、最終製品まで
例えば、機械メーカーがスマート・スレッドを注文した場合、最初のステップは、そのメーカーの機械製品を少し改造し、標準化されたセンサー・システムとソフトウェアで構成されたプロトタイプを製造することである。
プロジェクトのさらなる過程で、この機械メーカーはすでに小型のスレッドシリーズと自社用にカスタマイズしたアプリを使用している。これによって彼は、糸を装備した機械とシステムに関する顧客からの重要なフィードバックを得ることができる。このフィードバックは、ソフトウェアをさらに開発し、アプリケーション固有の機能を実装するために使用される。また、インテリジェントなアルゴリズムを実装することで、エンドユーザーに従来製品と比較して大きなメリットを提供することもできる。
力およびトルク測定技術における従来のソリューションの弱点
Bornemann Gewindetechnikのチームによると、これまで市場で入手可能だった力およびトルク測定技術のソリューションには、明確な弱点がありました。面倒な統合、高い取得コスト、複雑な測定チェーンなど、インダストリー4.0とその要件は、この方法ではほとんど実装できません。スマートスレッドコンポーネントは、未来を念頭に置いて設計されており、これらの問題を解決することを目的としています。Bornemann Gewindetechnikの新しいスレッドは、様々な機械やシステムをデジタル化し、スマート化します。モノのインターネットの統合インターフェースとして機能し、プラントやプロセスのシステム全体を専門化します。
ソース :
Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein (13.10.2021), Was Sensoren in Gewindespindeln bewirken können, https://www.konstruktionspraxis.vogel.de/was-sensoren-in-gewindespindeln-bewirken-koennen-a-1062221/